JP2018170356A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板上に電子回路が形成された半導体装置の製造方法に関する。特に、該基板の上面と下面を貫通する導電路を形成する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which an electronic circuit is formed on a semiconductor substrate. In particular, it relates to a method of forming a conductive path that penetrates the upper and lower surfaces of the substrate.
半導体装置の集積度を上げるために、複数の半導体基板を重ね、それらの上下面を貫通する導電路を形成することが行われる。半導体基板がシリコンである場合、そのような導電路はTSV(Through Si Via)と呼ばれている。 In order to increase the degree of integration of semiconductor devices, a plurality of semiconductor substrates are stacked and conductive paths that penetrate the upper and lower surfaces thereof are formed. When the semiconductor substrate is silicon, such a conductive path is called TSV (Through Si Via).
半導体基板にTSVを設ける場合、通常、次のような工程で行われる。まず、半導体基板に、裏面まで貫通しない孔(不貫通孔)を開ける。この不貫通孔の内面に絶縁層としての酸化層を形成し、その表面にスパッタリングにより金属膜(これをシードメタルと呼ぶ。)を形成する。このシードメタルを電極として、電解により孔内に導電体たる金属を充填する。最後に、基板の裏面側(不貫通孔の底部側)を研削し、導電体を裏面に露出させることにより、導電路が形成される。この金属としては、通常、銅(Cu)が用いられる。 When a TSV is provided on a semiconductor substrate, the following steps are usually performed. First, a hole that does not penetrate to the back surface (non-through hole) is formed in the semiconductor substrate. An oxide layer as an insulating layer is formed on the inner surface of the non-through hole, and a metal film (referred to as seed metal) is formed on the surface by sputtering. Using this seed metal as an electrode, a metal as a conductor is filled in the hole by electrolysis. Finally, the conductive path is formed by grinding the back side of the substrate (the bottom side of the non-through hole) and exposing the conductor to the back side. As this metal, copper (Cu) is usually used.
半導体装置を使用した機器の高機能化、小型化の要請に伴い、その集積度を更に上げることが望まれているが、そのためにはTSV同士の間隔を小さくするとともに、その径も小さくしなければならない。現在では、TSVの径は10μm程度、最小隣接間隔(ピッチ)も同程度となっている。一方、半導体基板の厚さは、半導体装置の製造工程における制約から、最も薄いものでも50μm程度となっている。従って、TSVは、その径と深さの比(これをアスペクト比と呼ぶ)が5以上となる。このような大きなアスペクト比の孔は、通常のエッチングで開けることは難しく、ボッシュプロセスと呼ばれる方法が用いられる(特許文献1、2)。ボッシュプロセスは、図1に示すように、SF6ガス等のエッチングガスを用いて基板81に穴82を形成するプラズマエッチングの工程(a)と、C4F8ガス等の堆積ガスを用いてフロロカーボン系ポリマーを保護層83として穴82の内壁面に堆積させるプラズマデポジションの工程(b)を交互に繰り返すプロセス(交番プロセス)により穴を掘り進めていく(c)(d)方法であり、アスペクト比100以上の縦穴構造や柱構造を形成することができる(e)。 With the demand for higher functionality and downsizing of equipment using semiconductor devices, it is desired to further increase the degree of integration. To that end, the distance between TSVs must be reduced and the diameter must be reduced. I must. Currently, the TSV diameter is about 10 μm, and the minimum adjacent spacing (pitch) is about the same. On the other hand, the thickness of the semiconductor substrate is about 50 μm even at the thinnest due to restrictions in the manufacturing process of the semiconductor device. Therefore, the ratio of the diameter and the depth of TSV (this is called the aspect ratio) is 5 or more. Such a hole with a large aspect ratio is difficult to open by ordinary etching, and a method called a Bosch process is used (Patent Documents 1 and 2). As shown in FIG. 1, in the Bosch process, a plasma etching step (a) for forming a hole 82 in a substrate 81 using an etching gas such as SF 6 gas and a deposition gas such as C 4 F 8 gas are used. (C) (d) is a method of digging a hole by a process (alternating process) in which the step (b) of plasma deposition in which a fluorocarbon polymer is deposited on the inner wall surface of the hole 82 as a protective layer 83 is alternately repeated. A vertical hole structure or column structure with an aspect ratio of 100 or more can be formed (e).
ところが、ボッシュプロセスで孔を形成した場合、図1(d)に示すように、その側壁には前記両工程の繰り返しに対応した、断面が貝殻状の凹凸(これをスキャロップと呼ぶ)が生じる。図2(a)に示すように、この凹凸により、前記スパッタリングによるシードメタル形成工程において、シードメタルが付着しにくい部分91が生じる。この現象は特に孔の深い部分において顕著となり、孔の最深部では側壁の表面にシードメタルが形成されない部分92が生じる(図2(b))。これにより、その次の電解充填工程において空洞(ボイド)93が生じてしまうという問題がある(図2(c))。 However, when the hole is formed by the Bosch process, as shown in FIG. 1 (d), the side wall has a shell-shaped unevenness (this is called a scallop) corresponding to the repetition of both steps. As shown in FIG. 2 (a), due to the unevenness, a portion 91 in which the seed metal is difficult to adhere is generated in the seed metal forming process by sputtering. This phenomenon becomes particularly prominent in the deep part of the hole, and in the deepest part of the hole, a part 92 where no seed metal is formed on the surface of the side wall is generated (FIG. 2B). As a result, there is a problem that voids 93 are generated in the subsequent electrolytic filling step (FIG. 2 (c)).
特許文献3では、このような問題に対処するため、ボッシュプロセスで孔を形成する際、途中から条件を変え、深い方の部分では浅い方の部分よりもスキャロップ幅とノッチ深さを共に小さくするようにしている(特許文献3の図5)。 In Patent Document 3, in order to cope with such a problem, when forming a hole by the Bosch process, the conditions are changed from the middle, and both the scallop width and the notch depth are made smaller in the deeper part than in the shallower part. (FIG. 5 of Patent Document 3).
特許文献3に記載の方法では、孔の深い方において浅い方よりもスキャロップ幅及びノッチ深さを共に小さくすることにより、側壁表面が形状的には平坦に近づくが、その表面に酸化層を形成した場合、スキャロップ形状の凹凸が強調され、凹凸が大きくなる傾向がある。そのため、酸化層を形成した後のスパッタリングでは、シードメタル形成の不良を十分に低減することができないという問題がある。 In the method described in Patent Document 3, the scallop width and the notch depth are both made smaller in the deeper hole than in the shallower one, so that the side wall surface becomes flat in shape, but an oxide layer is formed on the surface. In this case, the unevenness of the scallop shape is emphasized and the unevenness tends to increase. Therefore, the sputtering after forming the oxide layer has a problem that seed metal formation defects cannot be sufficiently reduced.
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、酸化層を形成した後もスパッタリング不良が生じることなく、ボイド等の欠陥の無い導電路を形成することができる半導体装置の製造方法を提供するものである。 The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to form a conductive path free from defects such as voids without causing sputtering defects even after forming an oxide layer. The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device.
上記課題を解決するために成された本発明は、半導体基板にその厚さ方向に導通路を形成して半導体装置を製造する方法において、
a) 表面からボッシュプロセスにより第1孔を作製する工程と、
b) 該第1孔の底から更に通常のエッチングプロセスにより第2孔を作製する工程と、
c) 前記第1孔及び第2孔の内壁に絶縁層を作製する工程と、
d) 該絶縁層の表面にスパッタリングにより金属電極層を作製する工程と、
e) 該金属電極層を電極として電解により前記第1孔及び第2孔の内部に金属を充填する工程と
を含むことを特徴とする。
The present invention, which has been made to solve the above problems, is a method of manufacturing a semiconductor device by forming a conduction path in the thickness direction of a semiconductor substrate.
a) creating a first hole from the surface by a Bosch process;
b) forming a second hole from the bottom of the first hole by a normal etching process;
c) producing an insulating layer on the inner walls of the first hole and the second hole;
d) producing a metal electrode layer by sputtering on the surface of the insulating layer;
e) filling the metal into the first hole and the second hole by electrolysis using the metal electrode layer as an electrode.
ここで、第2孔の径は第1孔の径とほぼ同じとしておくことが望ましいが、多少小さくても(例えば、30%程度小さくても)構わない。また、第2孔の深さ(長さ)は、その径の5倍程度以下としておくことが望ましい。第2孔の深さ(長さ)がこれよりも大きくなると、通常のエッチングプロセスによっては第2孔の底の方で径が小さくなったり、第1孔の入り口に近い部分の径が大きくなってしまう可能性がある。 Here, the diameter of the second hole is desirably substantially the same as the diameter of the first hole, but may be slightly smaller (for example, about 30% smaller). Further, it is desirable that the depth (length) of the second hole is about 5 times or less of the diameter. When the depth (length) of the second hole is larger than this, the diameter becomes smaller at the bottom of the second hole or the diameter near the entrance of the first hole becomes larger depending on the normal etching process. There is a possibility that.
上記シードメタル及び第1孔、第2孔の内部に充填する金属は共に銅であることが好ましいが、シードメタルは必ずしも充填金属と同じでなくてもよい。 The seed metal and the metal filled in the first hole and the second hole are preferably both copper, but the seed metal is not necessarily the same as the filled metal.
前記第2孔作製工程の通常のエッチングプロセスとは、ボッシュプロセスのようなエッチングと堆積の繰り返しを行う工程ではなく、単純にエッチングを行う工程(プロセス)のことをいう。通常のエッチングプロセスにおいて使用するガスには、半導体基板をエッチングする作用を有するエッチングガスの他に、成膜作用を有する成膜ガスを混合させておくことができる。これにより第2孔作製工程においても側壁に保護膜を形成し、縦方向のみにエッチングが進む異方性エッチングを行うことができる。 The normal etching process of the second hole forming process is not a process of repeating etching and deposition like the Bosch process, but a process (process) of simply performing etching. The gas used in the normal etching process can be mixed with a film forming gas having a film forming function in addition to an etching gas having a function of etching the semiconductor substrate. Thereby, also in the second hole manufacturing step, a protective film can be formed on the side wall, and anisotropic etching in which etching proceeds only in the vertical direction can be performed.
半導体基板の材料がシリコン(Si)である場合、エッチングガスとしてはSF6(六フッ化硫黄)、成膜ガスとしてはC4F8(パーフルオロシクロブタン)を使用することが望ましい。その他に、エッチングガスとしてCxFy(x=1〜4のいずれかの整数、y=4〜10のいずれかの整数)で表されるフロロカーボン系ドライエッチング剤、成膜ガスとしてCxHyFz(x=1〜4のいずれかの整数、y=1〜2のいずれかの整数、z=3〜9のいずれかの整数)で表されるフロロハイドロカーボン系ドライエッチング剤を用いることができる。 When the material of the semiconductor substrate is silicon (Si), it is desirable to use SF 6 (sulfur hexafluoride) as an etching gas and C 4 F 8 (perfluorocyclobutane) as a film forming gas. In addition, a fluorocarbon-based dry etching agent represented by C x F y (x = any integer from 1 to 4, y = any integer from 4 to 10) as an etching gas, and C x H as a film forming gas A fluorohydrocarbon dry etching agent represented by y F z (an integer of x = 1 to 4, an integer of y = 1 to 2, an integer of z = 3 to 9) is used. be able to.
本発明に係る半導体装置製造方法では、半導体基板の両面を貫通する導電孔を作製するに際し、まず表面からボッシュプロセスにより第1孔を作製し、その底から更に通常のエッチングプロセスにより第2孔を作製することにより、底の方のスキャロップ形状の無い孔を作製する。これにより、該孔の内壁に絶縁層を作製した後のスパッタリングによるシードメタル作製の際にシードメタル形成不良が生じることなくなる。その結果、それに基づく電解による金属充填によりボイド等の欠陥の無い導電路を作製することができる。 In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, when forming the conductive holes penetrating both surfaces of the semiconductor substrate, first the first hole is formed from the surface by the Bosch process, and the second hole is further formed from the bottom by the usual etching process. By making, a hole without a scalloped shape toward the bottom is made. As a result, seed metal formation defects do not occur when seed metal is produced by sputtering after an insulating layer is produced on the inner wall of the hole. As a result, a conductive path free from defects such as voids can be produced by metal filling by electrolysis based thereon.
以下、本発明の一実施例を図3〜図9を用いて説明する。まず、図3に示すようなプラズマ処理装置10を用いて、処理対象であるシリコン基板にTSVの下孔となる不貫通孔を設ける。本実施例で用いたプラズマ処理装置10は誘導結合型反応性イオンエッチング装置であり、内部下方に被処理基板Sを載置する下部電極(カソード)12が設けられた処理室11の上方には、誘電体窓13を介して渦巻状の高周波コイル21が備えられている。高周波コイル21の一端は整合器22を介して高周波コイル電源23に接続されており、他端は直接、高周波コイル電源23に接続されている。また、下部電極12にもブロッキングコンデンサ24、整合器25を介して下部高周波電源26が接続されている。下部電極12には、ヘリウムガスを流通させる冷却ガス流路(図示せず)が設けられている。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, using a plasma processing apparatus 10 as shown in FIG. 3, a non-through hole serving as a pilot hole of TSV is provided in a silicon substrate to be processed. The plasma processing apparatus 10 used in this embodiment is an inductively coupled reactive ion etching apparatus, and is disposed above a processing chamber 11 provided with a lower electrode (cathode) 12 on which a substrate S to be processed is placed. A spiral high frequency coil 21 is provided through the dielectric window 13. One end of the high frequency coil 21 is connected to the high frequency coil power source 23 via the matching unit 22, and the other end is directly connected to the high frequency coil power source 23. A lower high frequency power supply 26 is also connected to the lower electrode 12 via a blocking capacitor 24 and a matching unit 25. The lower electrode 12 is provided with a cooling gas flow path (not shown) through which helium gas flows.
処理室11の側壁には処理室11内にエッチングガスを導入するガス導入口14及び処理室11を排気するためのガス排出口15が設けられている。ガス導入口14には処理ガスを切り替えるガス切替器16が設けられており、各処理段階に応じたガスを処理室11に送出する。ガス排出口15には真空ポンプ17が接続されている。ガス切替器16、真空ポンプ17、高周波コイル電源23、下部高周波電源26等、プラズマ処理装置10の全体の動作は制御部30により制御される。
ガス導入口14から処理ガスを導入した状態で高周波コイル21に高周波コイル電源23から高周波電力を供給すると、処理ガスのプラズマが生成される。この状態で下部電極12に下部高周波電源26から高周波電力を供給すると、プラズマ中の電子は高周波により形成される電場の変動に追従して下部電極12に飛び込む。下部電極12にはブロッキングコンデンサ24が接続されているため、電子が飛び込むと下部電極12に負のバイアス電圧(自己バイアス)が印加され、下部電極12に向かってイオンが加速されるようになる。これにより、処理ガスの種類に応じて被処理基板Sにエッチング又は成膜が行われる。
A gas inlet 14 for introducing an etching gas into the processing chamber 11 and a gas outlet 15 for exhausting the processing chamber 11 are provided on the side wall of the processing chamber 11. The gas introduction port 14 is provided with a gas switch 16 for switching the processing gas, and sends a gas corresponding to each processing stage to the processing chamber 11. A vacuum pump 17 is connected to the gas outlet 15. The overall operation of the plasma processing apparatus 10, such as the gas switch 16, the vacuum pump 17, the high frequency coil power supply 23, and the lower high frequency power supply 26, is controlled by the control unit 30.
When high frequency power is supplied from the high frequency coil power source 23 to the high frequency coil 21 with the processing gas introduced from the gas inlet 14, plasma of the processing gas is generated. When high frequency power is supplied to the lower electrode 12 from the lower high frequency power source 26 in this state, electrons in the plasma jump into the lower electrode 12 following the fluctuation of the electric field formed by the high frequency. Since the blocking capacitor 24 is connected to the lower electrode 12, when electrons jump in, a negative bias voltage (self-bias) is applied to the lower electrode 12, and ions are accelerated toward the lower electrode 12. Thus, etching or film formation is performed on the substrate S to be processed according to the type of the processing gas.
次に、シリコン基板に貫通導電孔(TSV)を作製する工程を図4のフローチャート及び図6により説明する。まず、処理対象である厚さ720μmのシリコン基板40に、設けようとするTSVのパターンのマスク41を形成する(ステップS1)。各TSVの径は10μmである。次に、図3に示すプラズマ処理装置10を用いて、最初はボッシュプロセスにより、深さ55μmの第1孔42を作製する(ステップS2)。その後、処理ガスを切り替え、通常のエッチングプロセスにより第1孔42の底部から更に第2孔43を作製する(ステップS3、図6(a))。第2孔43の深さは3μmである。 Next, a process for producing a through hole (TSV) in the silicon substrate will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 and FIG. First, a TSV pattern mask 41 to be provided is formed on a silicon substrate 40 having a thickness of 720 μm to be processed (step S1). Each TSV has a diameter of 10 μm. Next, using the plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 3, the first hole 42 having a depth of 55 μm is first produced by a Bosch process (step S2). Thereafter, the processing gas is switched, and a second hole 43 is further formed from the bottom of the first hole 42 by a normal etching process (step S3, FIG. 6 (a)). The depth of the second hole 43 is 3 μm.
この段階でシリコン基板40をプラズマ処理装置10の処理室11から取り出し、CVD装置(図示せず)を用いて、この第1孔42と第2孔43を合わせた不貫通孔44の表面に絶縁層となる厚さ0.5μmの酸化層45を作製する(ステップS4、図6(b))。シリコン基板40をCVD装置から取り出し、スパッタリング装置(図示せず)の処理室内に装入する。このスパッタリング装置により、不貫通孔44の酸化層45の表面にCu(銅)によるシードメタル層46を作製する(ステップS5、図6(c))。本実施例の場合、不貫通孔44の上部(第1孔42)はボッシュプロセスによるため側壁には凹凸(スキャロップ)が生じているものの、下部(第2孔43)にはそのような凹凸が無いため、側壁にはシードメタル層46が被覆されない部分が生じない。その後、このシリコン基板40を真空中で脱気された水の中に入れ、不貫通孔44の内部の空気を除去した後、シードメタル層46を電極とした電解により不貫通孔44の内部にCuを充填する(ステップS6、図6(d))。図6(d)において、充填されたCu導電体を47とする。最後に、シリコン基板40の底面(第2孔43側の底面)を研削し、シリコン基板40を貫通する導電孔を作製する(ステップS7、図6(e))。 At this stage, the silicon substrate 40 is taken out from the processing chamber 11 of the plasma processing apparatus 10 and insulated by using a CVD apparatus (not shown) on the surface of the non-through hole 44 including the first hole 42 and the second hole 43. An oxide layer 45 having a thickness of 0.5 μm is formed (step S4, FIG. 6B). The silicon substrate 40 is taken out from the CVD apparatus and loaded into a processing chamber of a sputtering apparatus (not shown). With this sputtering apparatus, a seed metal layer 46 made of Cu (copper) is formed on the surface of the oxide layer 45 in the non-through hole 44 (step S5, FIG. 6C). In the case of the present embodiment, the upper part (first hole 42) of the non-through hole 44 is formed by the Bosch process, so that the side wall has irregularities (scallops), but the lower part (second hole 43) has such irregularities. Therefore, there is no portion where the seed metal layer 46 is not covered on the side wall. Thereafter, the silicon substrate 40 is placed in water degassed in a vacuum, the air inside the non-through hole 44 is removed, and then the inside of the non-through hole 44 is formed by electrolysis using the seed metal layer 46 as an electrode. Cu is filled (step S6, FIG. 6 (d)). In FIG. 6 (d), the filled Cu conductor is designated as 47. Finally, the bottom surface of the silicon substrate 40 (the bottom surface on the second hole 43 side) is ground to produce a conductive hole penetrating the silicon substrate 40 (step S7, FIG. 6 (e)).
上記各段階における各部の電子顕微鏡写真を図7〜図10に示す。図7(a)は、図6(a)の段階におけるシリコン基板40の断面写真であり、図7(b)はそのボッシュプロセスによる第1孔42の断面、図7(c)は第1孔42下部と通常エッチングプロセスによる第2孔43の部分の断面である。図7(c)に示されるように、第2孔43においては側壁に横方向の凹凸が形成されていない。 The electron micrograph of each part in each said stage is shown in FIGS. 7A is a cross-sectional photograph of the silicon substrate 40 at the stage of FIG. 6A, FIG. 7B is a cross-section of the first hole 42 by the Bosch process, and FIG. 7C is the first hole. 42 is a cross section of a lower portion 42 and a portion of the second hole 43 by a normal etching process. As shown in FIG. 7C, the second hole 43 has no lateral unevenness on the side wall.
図8及び図9は、スパッタによりシードメタル層を作製した後の不貫通孔断面の電子顕微鏡観察及びEDS分析の結果を対比したものであり、図8がボッシュプロセスによる第1孔のみを作製してシードメタル層を作製した場合の電子顕微鏡写真(a)(c)及びCu分布写真(b)(d)であり、図9がその後に通常エッチングプロセスにより第2孔を作製してシードメタル層を作製した場合の電子顕微鏡写真(a)(c)及びCu分布写真(b)(d)である。いずれも、(c)及び(d)は孔の底の部分を拡大したものである。図8(b)及び(d)と比較すると図9(b)及び(d)ではCu分布のばらつきが低減されていることが明らかとなっている。なお、図9(b)では下方においてCu分布が少ないように見えるが、これは撮像の際の全体のコントラストが低くなったためである。 8 and 9 compare the results of electron microscopic observation and EDS analysis of the cross-section of the non-through hole after the seed metal layer is formed by sputtering. FIG. 8 shows only the first hole by the Bosch process. FIG. 9 shows electron micrographs (a) and (c) and Cu distribution photographs (b) and (d) when the seed metal layer is fabricated. FIG. 2 is an electron micrograph (a) and (c) and a Cu distribution photograph (b) and (d). In both cases, (c) and (d) are enlarged views of the bottom of the hole. Compared with FIGS. 8 (b) and (d), it is clear that variations in Cu distribution are reduced in FIGS. 9 (b) and 9 (d). In FIG. 9B, it seems that the Cu distribution is low in the lower part, because this is because the overall contrast at the time of imaging is lowered.
図10は、不貫通孔に電解によりCu導電体を充填した後の断面の光学顕微鏡写真であり、(a)がボッシュプロセスによる第1孔のみを作製してシードメタル層を作製し、Cu電解充填を行った場合、(b)が第1孔の後に通常エッチングプロセスにより第2孔を作製してシードメタル層を作製し、Cu電解充填を行った場合の写真である。(a)においては不貫通孔の下方にボイドが生じているのが見え、(b)ではそれがなく、孔の底まで完全にCu導電体が形成されている。 FIG. 10 is an optical micrograph of a cross-section after filling a non-through hole with Cu conductor by electrolysis. (A) shows only a first hole formed by the Bosch process, a seed metal layer is formed, and Cu electrolysis is performed. When filling is performed, (b) is a photograph of the case where the second hole is formed by a normal etching process after the first hole to form a seed metal layer, and Cu electrolytic filling is performed. In (a), it can be seen that a void is formed below the non-through hole, and in (b), there is no void, and the Cu conductor is completely formed up to the bottom of the hole.
前述のとおり、前記第2孔を作製するエッチング工程において、処理室11に導入する処理ガスとして、エッチングする作用を有するエッチングガスの他に、成膜作用を有する成膜ガスを混合させておくことができる。エッチングガスとしてSF6、成膜ガスとしてC4F8を使用した場合に、混合ガス中のエッチングガスの比(SF6/(SF6 + C4F8)を0.4から0.9の間で変化させて第2孔を作製し、その後Cuを充填してCu導電体を作製したときの、各条件による該Cu導電体の深さを測定した結果を図5に示す。エッチングガスの比(SF6/(SF6 + C4F8)が0.6以上のときにCu導電体の深さが50μm以上となり、十分な導電孔の作製が可能となる。
また、各混合比条件での第1孔及び第2孔の電子顕微鏡写真を図11に示す。混合比(SF6/(SF6 + C4F8)が大きくなるにつれて第1孔の表面も凹凸が減少していることがわかる。
As described above, in the etching process for forming the second hole, as the processing gas introduced into the processing chamber 11, in addition to the etching gas having the function of etching, the film forming gas having the film forming function is mixed. Can do. When SF 6 is used as the etching gas and C 4 F 8 is used as the film forming gas, the ratio of the etching gas in the mixed gas (SF 6 / (SF 6 + C 4 F 8 ) is changed between 0.4 and 0.9. 5 shows the result of measuring the depth of the Cu conductor under each condition when the Cu conductor was prepared by filling the second hole and then Cu was filled in. Ratio of etching gas (SF 6 When / (SF 6 + C 4 F 8 ) is 0.6 or more, the depth of the Cu conductor is 50 μm or more, and sufficient conductive holes can be produced.
In addition, FIG. 11 shows electron micrographs of the first hole and the second hole under each mixing ratio condition. It can be seen that as the mixing ratio (SF 6 / (SF 6 + C 4 F 8 ) increases, the unevenness of the surface of the first hole also decreases.
10…プラズマ処理装置
11…処理室
12…下部電極
13…誘電体窓
14…ガス導入口
15…ガス排出口
16…ガス切替器
17…真空ポンプ
21…高周波コイル
22、25…整合器
23…高周波コイル電源
24…ブロッキングコンデンサ
26…下部高周波電源
30…制御部
40…シリコン基板
41…マスク
41…不貫通孔
42…第1孔
43…第2孔
44…不貫通孔
45…酸化層
46…シードメタル層
47…Cu導電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Plasma processing apparatus 11 ... Processing chamber 12 ... Lower electrode 13 ... Dielectric window 14 ... Gas introduction port 15 ... Gas discharge port 16 ... Gas switch 17 ... Vacuum pump 21 ... High frequency coils 22, 25 ... Matching device 23 ... High frequency Coil power supply 24 ... blocking capacitor 26 ... lower high frequency power supply 30 ... control unit 40 ... silicon substrate 41 ... mask 41 ... non-through hole 42 ... first hole 43 ... second hole 44 ... non-through hole 45 ... oxide layer 46 ... seed metal Layer 47 ... Cu conductor
Claims (5)
a) 表面からボッシュプロセスにより第1孔を作製する工程と、
b) 該第1孔の底から更に通常のエッチングプロセスにより第2孔を作製する工程と、
c) 前記第1孔及び第2孔の内壁に絶縁層を作製する工程と、
d) 該絶縁層の表面にスパッタリングにより金属電極層を作製する工程と、
e) 該金属電極層を電極として電解により前記第1孔及び第2孔の内部に金属を充填する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置製造方法。 In a method of manufacturing a semiconductor device by forming a conduction path in the thickness direction of a semiconductor substrate,
a) creating a first hole from the surface by a Bosch process;
b) forming a second hole from the bottom of the first hole by a normal etching process;
c) producing an insulating layer on the inner walls of the first hole and the second hole;
d) producing a metal electrode layer by sputtering on the surface of the insulating layer;
e) filling the metal into the first hole and the second hole by electrolysis using the metal electrode layer as an electrode, and a method for manufacturing a semiconductor device.
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